SMD komponentų litavimas

Didesnių elektronikos komponentų litavimas - nesudėtingas ir gan nedaug praktikos reikalaujantis darbas. Deja, XXI amžiuje vien tuo jau nebeišsiversime, kadangi detalių išmatavimai pasidarė visai maži. Jau nebeįsivaizduojama galybė elektronikos naudoja vien tik SMD (angl. surface mount device) komponentus. Tokių komponentų litavimas kartais tampa iššūkiu ir kruopštumo reikalaujančiu darbu, kurį puikiai atlieka precizinės staklės ir kompiuteriu valdomi įrengimai. Vis dėlto, SMD nėra tabu ir nereikėtų iš karto nuleisti rankų. Ne mikroskopinio dydžio komponentus gali puikiai lituoti ir žmogus - tik reikia daugiau pasitreniruoti. Šiame straipsniuke pažvelkime į metodus ir įrankius, kurie leistų kuo lengviau pereiti prie darbo su SMD komponentais ar įsisavinti naujausias technologijas.

I. Įvadas

SMT (angl. surface mount technology) įprastinius diskretinius (angl. throughole) komponentus pakeitusi komponentų išdėstymo ant PCB plokštės technologija. Jos dėka ant PCB plokštės išdėstyti elementai užima mažiau vietos, ko pasekoje gaunami mažesni įrenginiai. Pačiame pavadinime ne veltui minimas "paviršinis įsodinimas", kadangi daugelis komponentų nereikalauja tvirtinimo skylių (angl. via) gręžimo plokštėje. Komponentas yra prilituojamas prie išvadus atitinkančių vario padų esančių ant vienos plokštės pusės, o tai leidžia kitus elementus lituoti tiesiai po tuo komponentu ant kitos montažinės plokštės pusės.

SMT - specialiai pramoninei gamybai pritaikyta, todėl elektronikos elementai yra gaminami fiksuotų ir standartizuotų dydžių korpusuose, o tiekiami supakuoti specialiose gamybinėse ritėse/juostose. SMT yra paplitęs colinis komponentų dydžių žymėjimas. Naudojamos tokios vertės kaip: "0603", "0402", "0805", "1206" ir pan. Pirmasis skaičius, sudarytas iš dviejų pirmų skaitmenų, rodo komponento ilgį coliais, o likę kiti du - plotį, tad "0603" bus 0.6" ilgio ir 0.3" pločio elementas. Pereiti prie SMD anksčiau ar vėliau tenka, jeigu norima tobulėti toliau, tad nereikėtų išsigąsti šių mažų matmenų. Žmogus pajėgus lituoti 0402 ir kartais net mažesnio dydžio elementus, nors dažniausiai dirbama su 1206, 0805, 0603 bei 0402 elementais. Pirmasis įspūdis visada gali būti klaidinantis. 

Norint sėkmingai dirbti su SMD dalimis turime turėti ir keletą svarbių priemonių bei įrankių - apžvelkime juos.

II. Priemonės

Kokybiškam SMD litavimui reikia turėti ne tik lituoklį. Rekomenduojamas lituoklis su smailiu galu. Dar geriau - visa (iš)litavimo stotelė (angl. rework station) su karšto oro orpūte. Tai nepamainomas pagalbininkas. Jose būna lituoklis su keičiamais antgaliais. Mikroschemų, su nemažu kiekiu išvadų, litavimui dar dažnai naudojamas ~60 laipsnių nupjautinis lituoklio antgalis.

Sekantis svarbus įrankis - pincetas, nes gi pirštais jau nebeįmanoma išlaikyti mažų matmenų SMD komponentų nei jų tinkamai prilituoti.

SMD dalys pramoniniu būdu lituojamos tiksliai padengiant per kaukę (angl. stencil) PCB plokštės padukus litavimo pasta ir kaitinant plokštę su komponentais aukštoje ~250C temperatūroje. Taip atliekamas vadinamas reflow litavimas, kurio metu litavimo pasta išsilydo ir sujungia SMD dalis su montažine plokšte. Ne išimtis ir litavimas namų sąlygomis. Litavimui reikėtų įsigyti litavimo pastos - net ir mažo indelio turėtų užtekti tikrai ilgam, be to ji nėra labai brangi. Pasta yra fliuso ir mikronų dydžio lydmetalio kruopelių mišinys. Pro mikroskopą kruopelės matomos dar geriau. Siekiant kuo tiksliau užtepti pastą reikėtų ją rinktis parduodamą švirkšte.

Ne retai lydmetalio/pastos galima padauginti, tada gelbsti išlitavimo juosta (angl. solder wick / braid). Varis gerai surenka-prilipina prie savęs lydmetalį, tad juosta pagalbės nusiurbti nereikalingą lydmetalį nuo sulipusių mikroschemos išvadų.

Dirbant su mažomis dalimis gali prireikti ir padidinimo stiklo, o dar geriau - visa lempa skirta būtent tokiems darbams. Na ir be priemonių - būtina išsiugdyti kantrybę, susikaupimą ir kuo mažiau drebančias rankas, o kartais - net sulaikyti kvėpavimą.

III. Treniruotės

Tobulėti ir judėti link SMD meistriškumo galima tik praktikuojantis. Kad perėjimas nuo didesnių diskretinių komponentų prie mažesnių nebūtų toks skaudus geriausia komponentų matmenis mažinti po truputį. Treniruotėms tiesiog imame SMD komponentus ir mokinamės juos lituoti, o prilitavus - išlituoti. 

Kaip lituoti komponentus galima rasti galybę YouTube video. Turint litavimo stotelę, galima lituoti karštu oru: patepame padukus pasta, uždedame SMD komponentą ir kaitiname, kol prilips. Neturint stotelės - lituojame lituokliu, pagal tą pačią procedūrą.

Litavimo mokymuisi kinai siūlo netgi tam skirtų rinkinukų. Nežinantiems, nuo ko pradėti - labai patogus būdas. Keletą tokių rinkinukų pasiėmiau išbandyti - ir galiu patvirtinti, jog tai tikrai efektyvus metodas. Lituojant pavyzdines plokštes galima išmokti tiksliau numatyti, kiek reikia uždėti litavimo pastos, išmokti laikyti komponentus pincetu, nedrebinti rankų ir kitų triukų. 

Pirmasis rinkinys nedidelė mėlyna PCB plokštė, kurią teisingai sulitavus ir prijungus maitinimą gausime degantį LED diodą. Žinoma, belituojant iškyla įvairių situacijų - paaiškėja, jog kinai pamiršo įdėti vieną SMD rezitorių, tad tenka R10 užtrumpinti. Be abejo reikia nesumaišyti diodų krypties, kitaip LED diodas nešvies - kas iškart nesigavo.

Žaliasis SMD litavimo mokymosi rinkinukas ne toks įdomus, nes sulitavus neduoda nieko veikiančio, tačiau galime papildomai išbandyti mažų mikroschemų litavimą.

Dar teko matyti, tačiau neišbandyti ir kitokį praktikos rinkinuką - LED laikrodį ("DS1302 Rotating LED Electronic Digital Clock Kit"). Galbūt jį išbandys skaitytojas. 

Įveikus bandomuosius rinkinius galima pereiti ir prie kitų SMD projektų. Sėkmės savarankiškai praktikuojantis ir iki kitų susitikimų!